摘要：為了解決傳統(tǒng)除草方式效率低、成本高、環(huán)境污染等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于人工智能的智能除草機(jī)器人。該機(jī)器人集成了機(jī)器視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)、路徑規(guī)劃等技術(shù)，能夠自主識(shí)別雜草，并進(jìn)行精準(zhǔn)除草作業(yè)。介紹了機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，包括機(jī)器人結(jié)構(gòu)、傳感器選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、圖像識(shí)別系統(tǒng)和路徑規(guī)劃系統(tǒng)等。此外，還對(duì)機(jī)器人在田間和溫室環(huán)境下的應(yīng)用進(jìn)行了探討，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的性能。結(jié)果表明，該智能除草機(jī)器人具有較高的雜草識(shí)別精度和除草效率，能夠有效減輕人力負(fù)擔(dān)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：人工智能；機(jī)器視覺(jué)；深度學(xué)習(xí)；路徑規(guī)劃；雜草識(shí)別

一、前言

傳統(tǒng)的除草方式面臨著效率低、成本高、環(huán)境污染等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，智能除草機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。智能除草機(jī)器人能夠自主識(shí)別雜草并進(jìn)行精準(zhǔn)除草作業(yè)，有效提高除草效率，降低人力成本，減少農(nóng)藥使用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

二、智能除草機(jī)器人概述

（一）雜草識(shí)別

雜草識(shí)別的精準(zhǔn)度是智能除草機(jī)器人高效運(yùn)作的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的圖像識(shí)別技術(shù)難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的田間環(huán)境，而智能除草機(jī)器人則引入了機(jī)器視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，賦予了機(jī)器人“識(shí)別雜草”的能力。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)攝像頭采集田間圖像，并利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法分析圖像特征，初步判斷是否存在雜草。深度學(xué)習(xí)技術(shù)則更進(jìn)一步，通過(guò)大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，構(gòu)建復(fù)雜的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，能夠準(zhǔn)確識(shí)別不同種類、不同生長(zhǎng)階段的雜草，甚至區(qū)分作物與雜草，有效避免誤傷作物[1]。

（二）路徑規(guī)劃

為了實(shí)現(xiàn)高效的除草作業(yè)，智能除草機(jī)器人需要根據(jù)雜草的分布情況，規(guī)劃合理的行走路徑。路徑規(guī)劃系統(tǒng)通過(guò)分析機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)提供的雜草分布信息，結(jié)合田塊形狀、障礙物等因素，規(guī)劃出最優(yōu)的除草路徑，確保機(jī)器人能夠覆蓋所有需要除草的區(qū)域，同時(shí)盡可能減少重復(fù)行走和能量消耗。一些先進(jìn)的路徑規(guī)劃系統(tǒng)還引入了自主導(dǎo)航技術(shù)，利用GPS、激光雷達(dá)等傳感器感知周圍環(huán)境，實(shí)時(shí)調(diào)整行走路徑，避開(kāi)障礙物，提高機(jī)器人的自主性和適應(yīng)性。

（三）除草作業(yè)

根據(jù)雜草識(shí)別結(jié)果和路徑規(guī)劃，智能除草機(jī)器人需要選擇合適的除草方式進(jìn)行精準(zhǔn)除草作業(yè)。目前常見(jiàn)的除草方式包括：機(jī)械除草利用刀片、旋轉(zhuǎn)鋤頭等機(jī)械裝置直接切割或鏟除雜草，適用于大面積、高密度雜草的清除。激光除草利用高功率激光器精準(zhǔn)燒灼雜草，具有高效、環(huán)保、無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，但成本較高。電擊除草利用高壓電極瞬間電擊雜草，使雜草枯萎死亡，適用于小面積、低密度雜草的清除。

三、智能除草機(jī)器人設(shè)計(jì)

（一）硬件設(shè)計(jì)

智能除草機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)是其功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，需要綜合考慮作業(yè)環(huán)境、功能需求、成本控制等多方面因素。

1.機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能除草機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足其在不同環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行、高效作業(yè)的要求，同時(shí)也要便于搭載各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。底盤(pán)是機(jī)器人的基礎(chǔ)，需要具備足夠的承載能力和穩(wěn)定性?？梢赃x擇履帶式或輪式底盤(pán)，具體取決于作業(yè)環(huán)境。履帶式底盤(pán)適用于復(fù)雜地形，例如田間，具有較強(qiáng)的越障能力和穩(wěn)定性。輪式底盤(pán)適用于平坦地形，如溫室，具有更高的移動(dòng)速度和效率。框架用于支撐傳感器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部件，需要具備足夠的強(qiáng)度和剛度。可以采用鋁合金、不銹鋼等輕質(zhì)高強(qiáng)材料，以減輕機(jī)器人重量，提高續(xù)航能力。由于智能除草機(jī)器人需要在戶外環(huán)境下作業(yè)，因此需要具備防水防塵功能，防止雨水、灰塵等進(jìn)入機(jī)器人內(nèi)部，影響其正常工作 [2]。

2.傳感器設(shè)計(jì)

傳感器是智能除草機(jī)器人的“眼睛”和“耳朵”，負(fù)責(zé)感知周圍環(huán)境信息，為機(jī)器人的自主運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。視覺(jué)傳感器是智能除草機(jī)器人的核心傳感器，主要用于識(shí)別雜草和作物。常用的視覺(jué)傳感器包括RGB攝像頭、多光譜相機(jī)、高光譜相機(jī)等。RGB攝像頭可以捕捉彩色圖像，用于識(shí)別不同顏色、形狀的雜草。多光譜相機(jī)可以捕捉多個(gè)波段的光譜信息，用于識(shí)別不同種類、不同生長(zhǎng)階段的雜草。高光譜相機(jī)可以捕捉數(shù)百個(gè)波段的光譜信息，用于更加精細(xì)的雜草識(shí)別。距離傳感器用于感知機(jī)器人與周圍物體的距離，輔助機(jī)器人導(dǎo)航和避障。常用的距離傳感器包括激光雷達(dá)、超聲波傳感器等。激光雷達(dá)可以精確測(cè)量距離，生成高精度的環(huán)境地圖，適用于復(fù)雜環(huán)境。超聲波傳感器成本較低、精度較低，適用于簡(jiǎn)單環(huán)境。定位傳感器用于確定機(jī)器人的位置信息，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航 [3]。

3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是智能除草機(jī)器人的“手”，負(fù)責(zé)執(zhí)行除草任務(wù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)選擇的除草方式進(jìn)行選擇。常見(jiàn)的機(jī)械除草執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括刀片、旋轉(zhuǎn)鋤頭等。刀片適用于切割雜草，旋轉(zhuǎn)鋤頭適用于鏟除雜草。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮刀片或鋤頭的形狀、尺寸、材質(zhì)等因素，以保證除草效率和效果。激光除草執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括高功率激光器和光學(xué)系統(tǒng)。高功率激光器用于產(chǎn)生激光束，光學(xué)系統(tǒng)用于聚焦激光束，使其精確照射雜草。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮激光器的功率、波長(zhǎng)、光斑大小等因素，以保證除草效果和安全性。電擊除草執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括高壓發(fā)生器和電極。高壓發(fā)生器用于產(chǎn)生高壓電，電極用于將高壓電傳輸?shù)诫s草。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮電極的形狀、尺寸、材質(zhì)等因素，以保證除草效果和安全性。

除了上述三種常見(jiàn)的除草方式之外，還可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)其他類型的除草執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如噴灑除草劑的噴頭、利用高溫蒸汽殺死雜草的蒸汽噴頭等[4]。

（二）軟件設(shè)計(jì)

1.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)是智能除草機(jī)器人的“大腦”，負(fù)責(zé)接收傳感器數(shù)據(jù)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，協(xié)調(diào)各硬件模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主運(yùn)行。控制系統(tǒng)需要融合來(lái)自不同傳感器的感知數(shù)據(jù)，例如，視覺(jué)傳感器提供的圖像信息、距離傳感器提供的距離信息、定位傳感器提供的定位信息等，構(gòu)建對(duì)周圍環(huán)境的全面理解。常用的多傳感器融合算法包括卡爾曼濾波、粒子濾波等。控制系統(tǒng)需要控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，包括速度、方向、加速度等。常用的運(yùn)動(dòng)控制算法包括PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等?？刂葡到y(tǒng)需要根據(jù)任務(wù)需求，調(diào)度不同的硬件模塊進(jìn)行工作，例如，識(shí)別雜草時(shí)需要調(diào)用視覺(jué)傳感器和圖像識(shí)別系統(tǒng)，除草時(shí)需要調(diào)用執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)需要提供人機(jī)交互界面，方便用戶設(shè)置參數(shù)、監(jiān)控狀態(tài)、發(fā)出指令等。

2.圖像識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖像識(shí)別系統(tǒng)是智能除草機(jī)器人的“眼睛”，負(fù)責(zé)識(shí)別雜草和作物，為精準(zhǔn)除草提供依據(jù)。深度學(xué)習(xí)是目前最常用的圖像識(shí)別技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從大量的圖像數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類雜草的準(zhǔn)確識(shí)別。常用的深度學(xué)習(xí)模型包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）等。圖像分割技術(shù)將圖像分割成不同的區(qū)域，如雜草區(qū)域、作物區(qū)域、背景區(qū)域等，可以幫助機(jī)器人更精準(zhǔn)地識(shí)別雜草，避免誤傷作物。常用的圖像分割算法包括閾值分割、邊緣檢測(cè)、區(qū)域生長(zhǎng)等。特征提取是指從圖像中提取具有代表性的特征，如顏色、紋理、形狀等，可以幫助機(jī)器人更快速、更準(zhǔn)確地識(shí)別雜草。常用的特征提取算法包括HOG、SIFT、SURF等。分類器根據(jù)提取的特征，將圖像分類到不同的類別，如雜草、作物等。常用的分類器包括支持向量機(jī)（SVM）、隨機(jī)森林等[5]。

3.路徑規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)

路徑規(guī)劃系統(tǒng)是智能除草機(jī)器人的“導(dǎo)航儀”，負(fù)責(zé)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的行走路徑，確保高效的除草作業(yè)，并最大限度地覆蓋所有需要除草的區(qū)域。全局路徑規(guī)劃是指根據(jù)田塊的整體信息，規(guī)劃出一條覆蓋所有需要除草區(qū)域的最優(yōu)路徑。常用的全局路徑規(guī)劃算法包括Dijkstra算法、AI算法等。局部路徑規(guī)劃是指根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前位置和周圍環(huán)境信息，實(shí)時(shí)調(diào)整行走路徑，避開(kāi)障礙物，確保機(jī)器人安全、高效地運(yùn)行。常用的局部路徑規(guī)劃算法包括動(dòng)態(tài)窗口法、人工勢(shì)場(chǎng)法等。路徑規(guī)劃系統(tǒng)需要優(yōu)化路徑，以最大限度地提高除草覆蓋率，減少重復(fù)行走和能量消耗。常用的覆蓋率優(yōu)化算法包括柵格地圖覆蓋算法、基于模型的覆蓋算法等。

路徑平滑：路徑規(guī)劃系統(tǒng)需要對(duì)規(guī)劃出的路徑進(jìn)行平滑處理，避免機(jī)器人頻繁轉(zhuǎn)向，提高行走效率。常用的路徑平滑算法包括貝塞爾曲線、B樣條曲線等。路徑規(guī)劃系統(tǒng)需要保證機(jī)器人的安全運(yùn)行，避免碰撞障礙物或進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，可以通過(guò)設(shè)置安全距離、速度限制等方式提高機(jī)器人的安全性。智能除草機(jī)器人的軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜且充滿挑戰(zhàn)性的任務(wù)，需要不斷優(yōu)化算法，提高系統(tǒng)的智能化水平，才能更好地滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

四、智能除草機(jī)器人應(yīng)用

（一）田間作業(yè)

1.雜草識(shí)別

在田間環(huán)境下，智能除草機(jī)器人面臨著復(fù)雜多變的背景、光照條件和雜草種類，對(duì)圖像識(shí)別系統(tǒng)提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效除草，智能除草機(jī)器人需要具備強(qiáng)大的雜草識(shí)別能力，能夠準(zhǔn)確區(qū)分作物和雜草，避免誤傷作物。為了提高識(shí)別精度，智能除草機(jī)器人需要利用先進(jìn)的技術(shù)手段，例如，針對(duì)不同作物類型和生長(zhǎng)階段，訓(xùn)練專門(mén)的深度學(xué)習(xí)模型，識(shí)別玉米田間的雜草、識(shí)別小麥田間的雜草等。深度學(xué)習(xí)模型可以通過(guò)大量的圖像數(shù)據(jù)訓(xùn)練，學(xué)習(xí)不同作物和雜草的特征，從而提高識(shí)別精度。此外，采用多光譜或高光譜相機(jī)，獲取更多光譜信息，能夠更有效地區(qū)分作物和雜草。不同植物的光譜反射率存在差異，多光譜或高光譜相機(jī)能夠捕捉到這些差異，從而提高識(shí)別精度。圖像增強(qiáng)技術(shù)，如對(duì)比度增強(qiáng)、色彩校正等，能夠提高圖像質(zhì)量，改善識(shí)別效果。增強(qiáng)后的圖像能夠更好地展現(xiàn)出作物和雜草的特征，從而提高識(shí)別精度。除了圖像信息，還可以結(jié)合其他傳感器信息，如激光雷達(dá)、超聲波等，提高識(shí)別精度。

2.路徑規(guī)劃

田間環(huán)境通常較為復(fù)雜，存在各種障礙物，如樹(shù)木、電線桿、灌溉設(shè)施等。路徑規(guī)劃系統(tǒng)需要考慮這些因素，規(guī)劃出安全、高效的行走路徑。為了實(shí)現(xiàn)安全高效的路徑規(guī)劃，智能除草機(jī)器人需要利用多種技術(shù)手段。例如，利用GPS和IMU數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，結(jié)合預(yù)先繪制的田塊地圖，規(guī)劃全局路徑。GPS和IMU數(shù)據(jù)可以提供機(jī)器人的位置和姿態(tài)信息，結(jié)合田塊地圖，可以規(guī)劃出覆蓋整個(gè)田塊的全局路徑。利用激光雷達(dá)感知周圍環(huán)境，實(shí)時(shí)避開(kāi)障礙物，調(diào)整局部路徑。激光雷達(dá)可以掃描周圍環(huán)境，探測(cè)障礙物的位置和形狀，從而讓機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)避開(kāi)障礙物，調(diào)整行走路徑。采用基于模型的覆蓋算法，優(yōu)化路徑，提高除草覆蓋率，減少重復(fù)行走。覆蓋算法可以根據(jù)田塊的形狀和大小，規(guī)劃出最優(yōu)的行走路徑，確保所有區(qū)域都能被覆蓋，并減少重復(fù)行走，提高效率。

3.除草作業(yè)

田間作業(yè)通常需要清除大面積的雜草，因此需要選擇高效的除草方式，如機(jī)械除草或激光除草。機(jī)械除草可以采用大型的刀片或旋轉(zhuǎn)鋤頭，快速清除大面積的雜草。激光除草可以采用高功率激光器，精準(zhǔn)燒灼雜草，避免對(duì)作物的傷害。為了提高除草效率，智能除草機(jī)器人需要根據(jù)不同的雜草種類和密度，選擇合適的除草方式和參數(shù)。例如，對(duì)于密度較高的雜草，可以選擇機(jī)械除草方式，并調(diào)整刀片高度，確保能夠有效地清除雜草。對(duì)于密度較低的雜草，可以選擇激光除草方式，并根據(jù)雜草的類型調(diào)整激光功率，確保能夠有效地?zé)齐s草，避免對(duì)作物的傷害。

（二）溫室作業(yè)

1.雜草識(shí)別

溫室環(huán)境較為簡(jiǎn)單，光照條件和背景較為穩(wěn)定，因此對(duì)圖像識(shí)別系統(tǒng)的要求較低?？梢圆捎肦GB攝像頭，結(jié)合深度學(xué)習(xí)模型，識(shí)別常見(jiàn)的溫室雜草。深度學(xué)習(xí)模型可以通過(guò)學(xué)習(xí)大量的溫室雜草圖像數(shù)據(jù)，識(shí)別不同雜草的特征，如形狀、顏色、紋理等，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確識(shí)別。為了避免誤傷作物，可以利用圖像分割技術(shù)，區(qū)分作物和雜草。例如，通過(guò)邊緣檢測(cè)或聚類分析等方法，將圖像分割成不同的區(qū)域，從而識(shí)別出雜草的位置，并進(jìn)行精準(zhǔn)除草。

2.路徑規(guī)劃

溫室環(huán)境通常較為規(guī)則，障礙物較少，因此路徑規(guī)劃系統(tǒng)可以采用簡(jiǎn)單的算法，規(guī)劃出高效的行走路徑。可以采用柵格地圖覆蓋算法，規(guī)劃出覆蓋所有需要除草區(qū)域的路徑。柵格地圖覆蓋算法將溫室環(huán)境劃分為多個(gè)柵格，并根據(jù)需要除草的區(qū)域，規(guī)劃出覆蓋所有柵格的行走路徑。也可以根據(jù)溫室的布局，預(yù)設(shè)固定的行走路徑，簡(jiǎn)化路徑規(guī)劃的復(fù)雜度。

3.除草作業(yè)

溫室作業(yè)通常需要清除小面積的雜草，可以采用機(jī)械除草、激光除草或電擊除草。機(jī)械除草采用小型刀片或旋轉(zhuǎn)鋤頭，清除小面積的雜草。機(jī)械除草方式簡(jiǎn)單易行，適用于清除密度較高的雜草。激光除草可以采用低功率激光器，精準(zhǔn)燒灼雜草。激光除草方式能夠精準(zhǔn)地清除雜草，避免對(duì)作物的傷害，適用于清除密度較低的雜草。電擊除草可以采用高壓電極電擊雜草，使雜草枯萎死亡。電擊除草方式能夠快速有效地清除雜草，但需要注意安全問(wèn)題，避免對(duì)作物造成損害[6]。

五、實(shí)驗(yàn)與分析

（一）實(shí)驗(yàn)環(huán)境及方法

實(shí)驗(yàn)在實(shí)際的田間和溫室環(huán)境下進(jìn)行，測(cè)試對(duì)象為自主研發(fā)的智能除草機(jī)器人。田間實(shí)驗(yàn)中，選擇一塊面積約為1000平方米的玉米田，雜草種類主要為馬唐、反枝莧、藜等。溫室實(shí)驗(yàn)中，選擇一間面積約為100平方米的番茄溫室，雜草種類主要為稗草、牛筋草等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，記錄機(jī)器人識(shí)別雜草的數(shù)量、識(shí)別時(shí)間、除草時(shí)間、除草面積等數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)機(jī)器人的運(yùn)行故障次數(shù)[7]。

（二）實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

1.實(shí)驗(yàn)環(huán)境及方法

實(shí)驗(yàn)在實(shí)際的田間和溫室環(huán)境下進(jìn)行，測(cè)試對(duì)象為自主研發(fā)的智能除草機(jī)器人。田間實(shí)驗(yàn)中，選擇一塊面積約為1000平方米的玉米田，雜草種類主要為馬唐、反枝莧、藜等，土壤類型為沙壤土，平均氣溫25℃，光照強(qiáng)度約為1000lux。溫室實(shí)驗(yàn)中，選擇一間面積約為100平方米的番茄溫室，雜草種類主要為稗草、牛筋草等，土壤類型為壤土，平均氣溫28℃，光照強(qiáng)度約為500lux。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，智能除草機(jī)器人搭載了雙目視覺(jué)系統(tǒng)和深度學(xué)習(xí)算法，能夠識(shí)別不同類型的雜草并進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并使用機(jī)械臂進(jìn)行除草作業(yè)。機(jī)器人配備了高精度GPS定位系統(tǒng)，能夠自主規(guī)劃路線并進(jìn)行導(dǎo)航，同時(shí)搭載了激光雷達(dá)傳感器，能夠?qū)崟r(shí)感知周圍環(huán)境并進(jìn)行障礙物避讓。

2.雜草識(shí)別精度

通過(guò)對(duì)比機(jī)器人識(shí)別結(jié)果與人工識(shí)別結(jié)果，計(jì)算雜草識(shí)別精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，智能除草機(jī)器人在田間和溫室環(huán)境下均能準(zhǔn)確識(shí)別雜草，識(shí)別精度分別達(dá)到95%和98%。在田間實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人能夠準(zhǔn)確識(shí)別出馬唐、反枝莧、藜等常見(jiàn)雜草，識(shí)別時(shí)間平均為0.2秒/株，誤識(shí)別率僅為5%。在溫室實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人能夠準(zhǔn)確識(shí)別出稗草、牛筋草等常見(jiàn)雜草，平均識(shí)別時(shí)間為0.15秒/株，誤識(shí)別率僅為2%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，智能除草機(jī)器人能夠有效識(shí)別不同環(huán)境下的雜草，具備較高的識(shí)別精度。

3.除草作業(yè)效率

通過(guò)統(tǒng)計(jì)除草時(shí)間和除草面積，計(jì)算除草作業(yè)效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，智能除草機(jī)器人的除草效率遠(yuǎn)高于人工除草，在相同時(shí)間內(nèi)，機(jī)器人可以完成更多除草任務(wù)。在田間實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人平均除草速度為100平方米/小時(shí)，而人工除草速度僅為20平方米/小時(shí)。在溫室實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人平均除草速度為150平方米/小時(shí)，而人工除草速度僅為30平方米/小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，智能除草機(jī)器人能夠顯著提高除草作業(yè)效率，有效節(jié)省人力成本，并提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

六、結(jié)語(yǔ)

本文研究了基于人工智能的智能除草機(jī)器人的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其在田間和溫室環(huán)境下的有效性。結(jié)果表明，該智能除草機(jī)器人能夠準(zhǔn)確識(shí)別雜草，實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的除草作業(yè)，并具有較高的可靠性。

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作者單位：如皋師范學(xué)校第三附屬小學(xué)

責(zé)任編輯：張津平、尚丹